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Technique photo. La profondeur de champ et l'hyperfocale.

 

 


Technique photo
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Les décentrements

PDC - Hyperfocale



 

PROFONDEUR DE CHAMP & HYPERFOCALE


Appareil photo numérique

 

La profondeur de champ et l'hyperfocale sont deux notions d'optique fortement liées et ont une incidence immédiate sur le résultat esthétique et technique de la future photographie, panoramique ou pas. L'hyperfocale est couramment utilisée par les photographes paysagistes ainsi que les panoramistes. Grâce à elles, on va pouvoir avoir plus ou moins de plans nets sur la photographie en dehors du plan de mise au point.

 

 

La Profondeur de Champ

"L'astronome" de Veermer

Très proche du tableau et de profil, j'ai fait la MAP sur le globe. Le visage du personnage est flou car j'ai ouvert au maximum mon diaph.

Les lois de l'optique nous disent que quand on fait une mise au point - MAP - sur un sujet donné avec un objectif de focale donnée et SI on ne ferme pas le diaphragme, seuls les objets sur le plan de MAP seront nets. Tous les autres, plus ou moins devant et derrière seront de plus en plus flous.

Les mêmes lois nous disent que si on ferme le diaphragme de l'objectif on augmente la profondeur de champ - PDC - en avant et en arrière du plan de MAP. La Profondeur de champ est maximale quand le diaphragme est fermé au maximum ( F 22,0 en 24×36 et jusqu'à F 64,0 avec les objectifs de chambres grand format ). La profondeur de champ se maîtrise donc avec le diaphragme de l'objectif.



La profondeur de champ - PDC - et le numérique

Tout le monde est d'accord sur au moins un point en numérique, la PDC s'exprime bizarrement ! En gros, il semble qu'en dehors du plan de netteté, tout devienne plus rapidement flou qu'en argentique. Seulement, selon les derniers essais de la revue "Le Photographe Magazine" sous la signature de Maxime Champion, il semble, une fois encore, que les choses ne soient pas si simples car lors de ses derniers essais il a remarqué et l'on voit très bien sur les photos haute définition que la PDC avec le dos MF Leaf et un objectif de 80 mm est plus grande qu'avec un 50 mm monté sur un EOS 1 DS II et son capteur 24 × 36 ! Donc la taille des pixels et la marque du capteur semblent également avoir une incidence.

 

 

Profondeur de champ par  un schéma

 

Sur l'objectif

La figure ci-dessous montre la fenêtre de mise au point - MAP - d'un objectif dont la lecture est pleine d'enseignements ! Sur cette figure 1, la MAP est faite sur 2 m.

 


Figure 1

1. Échelle de PDC
2. Plan de MAP
3. Distance de MAP.

Abaque de profondeur de champ sur un objectif

- 1 - Échelle de PDC : Graduée jusqu'au diaph. maximum. Selon l'objectif, cette échelle variera de F 16 à F 64 mais plus souvent jusqu'à F 22 en 24×36. Elle se répartit presque également de chaque côté du plan de MAP.


 


Figure 2

Abaque de profondeur de champ sur un objectif


- 2 et 3 - Dans cet exemple, la MAP est faite sur 4 m et si je lis l'échelle de PDC pour une ouverture de F16.0 je vois que tout sera net de 1,15 m à l'infini. On voit également que si j'ouvre mon diaphragme au maximum, la PDC est presque nulle puisque seul le plan de MAP - trait orange - est net.

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Et en images

Prise de vue macro

Sur cette prise de vue macro, l'effet de la PDC est immédiatement visible.
Passez votre souris sur les photos !

Illustration de la profondeur de champ en proxi-photo
Agrandissement

Le point de vue et la MAP sont strictement identiques sur les deux photos. Seul le diaphragme a été fermé. La première image est prise à F 2.4 - pleine ouverture - et la deuxième à F 8,0.

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Quelques données techniques

Tableau récapitulatif de la PDC

PPN : Premier Plan Net.
DPN : Dernier Plan Net.

PDC : Profondeur de champ.



- Variation de la PDC avec un objectif de 85 mm de focale pour une MAP à 3 m -

Ouverture
PPN en M
   DPN en M
PDC en M
2,8
2,90
3,20
0,30
4,0
2,84
3,22
0,38
5,6
2,78
3,25
0,47
8,0
2,70
3,37
0,67
11,0
2,60
3,53
0,93
16,0
2,46
3,84
1,38
22,0
2,30
4,30
2,0

 

- Variation de la PDC selon la focale pour une MAP à 10 m et F 2.8 -

Focale
PPN en M
   DPN en M
PDC en M
35 / 2.8
4,80
infini
4,8 - infini
85 / 2.8
8,0
29
21
180 / 2.8
9,40
10,50
1,10

 

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- Premier constat :  à pleine ouverture, il y a tout de même un peu de profondeur de champ. Voilà pourquoi il existe des objectifs de même focale - 85 mm - mais avec une ouverture plus lumineuse - F 2.0 voire même 1.4 - . A F 1.4, la PDC est très réduite et les portraitistes se servent beaucoup de cet objectif pour mettre en valeur un seul plan - les yeux par exemple - tout en floutant fortement le reste du visage. A l'inverse du panoramiste qui essaiera de récupérer le plus souvent le maximum de PDC et qui fermera donc son objectif le plus possible. A F 22.0, on peut voir que si l'on fait sa MAP à 3 m avec le même 85 mm, tout sera net entre 2,30 m et 4,30 m. On aura ainsi une profondeur de champ de 2 m. Les objectifs lumineux ne servent donc pas seulement à travailler avec des temps de pose courts. Les studios de prise de vue possèdent de nombreux systèmes d'éclairage très puissants et se servent pourtant beaucoup de ce type d'optique. C'est donc par choix esthétique !

- Deuxième constat : Même à pleine ouverture, la PDC des objectifs grands-angulaires est énorme. Grâce à l'hyperfocale - voir ci-dessous - et sa bonne utilisation, il sera facile d'avoir un maximum de plans nets sur une photographie de paysage par exemple.

Donc que cela soit pour avoir un maximum ou un minimum de PDC, il est instructif de savoir comment se comporte un objectif pour pouvoir s'en servir à bon escient dans le cadre d'un projet créatif et / ou artistique.

Il faut encore rajouter que plus la focale de l'objectif sera longue et moins il y aura de PDC. Un objectif lumineux ne sert donc pas uniquement à avoir des temps de pose courts mais à " raconter " des choses différentes visuellement puisqu'un portrait et un paysage n'auront pas du tout le même discours selon la focale et le diaphragme utilisés. Voilà encore pourquoi les objectifs stabilisés sont intéressants que si cela ne se fait pas au détriment de l'ouverture maximum.
Canon et Nikon fabriquent de plus en plus d'objectifs stabilisés mais, soit ils conservent l'ouverture de l'objectif d'origine et c'est un vrai plus pour, à PDC équivalente, réaliser une photo avec un temps de pose vraiment plus long sans "bouger", soit c'est au détriment de l'ouverture maxi, par exemple F 5.6 au lieu de 2.8 et il n'y aura pas moyen d'avoir un beau flou sur un visage car trop de plans seront nets. C'est le cas du nouveau 24 - 120 / 3.5 - 5.6 Nikkor VR AFS.
Comme toujours, il est plus sympathique d'avoir le choix !


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L'hyperfocale
 

C'est un cas particulier de l'utilisation de la profondeur de champ - PDC -. Comme on l'a vu ci-dessus, quand on ferme le diaphragme de son objectif, la PDC augmente en AVANT et en ARRIÈRE du plan de mise au point - MAP -. Si on fait la MAP à 3 m et que l'on ferme le diaphragme au maximum ( F 22.0 ), tout sera net devant jusqu'à 2,30 m et derrière jusqu'à 4,30 m dans cet exemple.

Maintenant, que se passerait-il si la MAP était faite à l'infini, toujours avec un diaph. à F 22.0 ?

Abaque de profondeur de champ sur un objectif

 

Tout sera net largement derrière MAIS on est déjà à l'infini et surtout cela serait net largement avant, dès 1,30 m environ dans cet exemple. Cette distance minimum où les plans sont encore nets, aussi appelée Premier Plan de Netteté - PPN -, est appelée l'hyperfocale. Moins le diaphragme sera fermé et plus l'hyperfocale sera proche du plan de mise au point.

 

L'hyperfocale

PDC : Profondeur de champ.
Hy : Hyperfocale. Ici, l'hyperfocale correspond au premier plan de netteté et dépend du diaphragme utilisé.
MAP : Mise au Point sur l'infini.

Profondeur de champ et hyperfocale

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Comment l'utilise-t-on ?

Si on fait la MAP sur cette distance que l'on appelle dans ce cas particulier l'hyperfocale, tout sera net de l'infini à une distance égale à :

Abaque de profondeur de champ sur un objectif

 

Hy / 2

soit dans notre exemple 1,0 m ( 2,0 m / 2 ).
 
Profondeur maxi à l'hyperfocale

 

Tout en conservant le même diaphragme mais en faisant la MAP astucieusement sur l'hyperfocale et non plus sur l'infini on a gagné énormément de PDC puisque maintenant tout sera net de l'infini à 0,65 m dans notre exemple.

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Le Cercle de confusion ou CdC :
quand une image semble-t-elle nette ? Pour le savoir, il suffit de montrer des photos avec des points noirs plus ou moins gros sur du papier à une certaine distance. Quand les tâches noires sont vues comme des points, on a atteint le pouvoir de résolution de l'œil humain. On fait une moyenne de cette mesure pour tenir compte des différences entre les personnes. Quand le diamètre d'un cercle noir fait 1/2000 de la distance d'observation, tous les points plus petits que ce diamètre apparaissent sous la forme de point ponctuel ! Par de simples règles de trois, on peut en déduire la taille du cercle de confusion pour une pellicule de 135, 120, 4x5 inch etc...

Ainsi, un cercle de 0,15 mm observé à 30 cm semble ponctuel donc bien net.

Comment la calcule-t-on ?

Quand un objectif fait la MAP sur une certaine distance, tout ce qui est devant et derrière sera de plus en plus flou. Si on ferme le diaphragme de l'objectif, on a vu que des objets devant et derrière ce plan de netteté pouvaient être nets - ou en tout cas suffisamment nets - et cela d'autant plus que le diaphragme est plus fermé. Comment décider si un objet sur lequel on n'a pas fait la MAP est bien net ou pas, en dehors du plan de MAP ? On pourrait dire qu'il suffit de faire des essais et de regarder le résultat à la loupe. Mais si on veut la calculer pour avoir une idée approximative, voire précise, il faut introduire un nouveau terme : le cercle de confusion ou CdC. C'est le cercle de plus grand diamètre que l'œil confond avec un point à une distance donnée. Cela peut donc varier selon les personnes ou les goûts.
Que se passe-t-il sur une pellicule donnée ? Pour différencier un détail il faut qu'il soit discernable des grains de la pellicule. Ces grains photosensibles sont plus ou moins gros. Sur une pellicule peu sensible - 25 à 100 ISO - ils seront vraiment très fins et de plus en plus gros au fur et à mesure que l'on augmentera la sensibilité de la pellicule. Le cercle de confusion dépend donc de la taille des grains du film mais aussi du format du film. Plus le film sera petit, plus on sera exigeant sur la taille du cercle de confusion car il sera proportionnellement plus agrandi au tirage. Par convention, il est de 0,036 mm pour un film 135 et de 0,06 mm pour un film 120/220. Si le niveau d'exigence est supérieur, il suffit de réduire la taille de ce cercle de confusion dans les formules qui suivent :



Formule de calcul de l'Hyperfocale

Pour calculer l'hyperfocale puis la profondeur de champ, utiliser la formule suivante :

Hy = ( F×F ) / ( f×CdC )

où :

Hy = Hyperfocale
F = longueur focale de l'objectif
f = diaphragme utilisé
CdC  = Cercle de confusion

 

Exemple : la pellicule 120 est très fine donc je décide d'opter pour un cercle de confusion de 0,06, intermédiaire entre le 135 et le format 120. Je préfère me donner une marge de tolérance ! J'utilise un objectif de 50 mm à f 16.0

Hy = 50×50 / 16×0,06

Hy = 2604 mm soit 2,6 m.


Dans cet exemple, je devrai faire la MAP sur 2,6 m à f 16 avec le Noblex 150 et tout sera net de l'infini à Hy / 2 comme on l'a vu plus haut, c'est-à-dire :

PdC = 2,6 / 2

PdC = de l'infini à 1,30 m environ !

 

 


A noter

Tous les appareils jetables, certains panoramiques à tourelle comme l'Horizon 202 ou le Widelux F8 n'ont pas de système de MAP et ont leur objectif calé sur l'hyperfocale calculée pour l'ouverture maxi. de leur objectif. Cela dit, même avec des appareils photo comme le Noblex qui ont un système de MAP rudimentaire, il faut constamment travailler avec l'hyperfocale. Enfin, avec les gros 617 qui n'ont pas de visée réflexe ni télémétrique, la MAP sera forcément approximative et la seule façon d'avoir le sujet net est d'utiliser la PDC maxi. donc l'hyperfocale.



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E
n savoir plus...


- Vous trouverez une importante littérature sur la profondeur de champ sur Internet et notamment sur les sites 100iso photographie et Galerie-photo.

 

 
| Sur la méthode     Technique   La Profondeur de Champ et l'Hyperfocale     Les décentrements

 

 

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